我校理学院曾红丽副教授在新冠基因研究方面取得重要进展

发布时间:2020-11-27 浏览次数:10 发布部门:科研院


南京邮电大学理学院曾红丽副教授与合作者在新型冠状病毒SARS-CoV-2基因序列分析方面取得重要进展,预测了该病毒在自然选择过程中的适应性,指出并分析了该病毒在演化过程中存在的弱点,分析了相应综合医药开发应注意的关键基因位点。该成果以南京邮电大学为第一完成单位,于20201117日在线发表于国际权威期刊美国国家科学院院刊(PNAS)上。

1:截至202088日的GISAID关于新冠病毒基因序列数据集中,位于编码区的前200对显著上位基因位点。蓝色及红色表示前50对,灰色表示第51200对。红色线表示基因位点距离小于等于3个碱基对; 蓝线表示距离较远的基因位点之间的上位性。 其中圈图外层给出了新冠病毒基因序列的基本信息,内侧数字表示基因序列的位点信息。


COVID-19疫情是由β-冠状病毒SARS-CoV-2引起的全球性公共卫生突发事件。各类数据库搜集了大量的且不断增加的高质量全基因组序列。本工作利用这些序列,研究其是否显示出病毒演化过程中上位性对适应性的影响。在具有高重组率的种群演化中,本工作创新性地发展和应用了统计物理学中的反Potts模型,来检测自然选择过程中的上位性影响。该工作为利用大量基因组序列来获取具有高重组率的病原体在演化过程中的弱点开辟了广阔前景。


该研究工作最终将新型冠状病毒的大约3万个基因位点浓缩为存在显著相互影响的8对基因位点(ORF3ansp2nsp12nsp6ORF8nsp4,以及基因nsp2nsp13nsp14),为寻找病毒病原体结合和重组过程中存在的弱点带来了希望,对开发临床治疗的综合靶向药物、研究病毒进入宿主后的发病机制有着很强的生物医学指导意义。


和其他许多疾病一样,针对COVID-19的潜在药物靶标的组合数量非常多。本研究工作不仅提供了哪些基因位点之间存在相互影响,并可以对其进行排名,从而进行更进一步详细研究。结合随机性检验,该研究工作最终预测了存在显著上位性的8对基因位点中,有3对涉及到与新冠肺炎的重症密切相关的病毒基因ORF3a。遗憾的是,目前关于针对ORF3a基因的临床靶向药物的报道还较为罕见,值得医药学研究人员在该方面加强研究。另外,本研究工作中预测的8对基因位点可作为实验生物学的原假设,以供生物学研究人员在此基础上设置相关微生物实验,研究新冠病毒进入人体后引起发病的机理。


此项研究工作由南京邮电大学与意大利的里雅斯特大学、古巴哈瓦那大学、瑞典哥德堡大学及瑞典皇家理工大学合作完成。曾红丽副教授的研究工作受到国家自然科学基金委(基金号11705097)、江苏省科学技术厅(基金号BK20170895)以及江苏省政府留学奖学金的大力支持。

  

文章链接: https://www.pnas.org/content/early/2020/11/16/2012331117